автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Фазовая коррекция излучения технологических лазеров

РГ6 од 2 2 ДЕН 230П

На правах рукописи

Иванов Николай Львович

Фазовая коррекция излучения технологических лазеров

Специальность 05.11.07 -"Оптические и оптико-электронные приборы"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2000

Работа выполнена на кафедре прикладной оптики в Московскс государственном университете геодезии и картографии (МИИГАиК).

Научный руководитель

- доктор технических наук, профессор Жилкин А.М.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Мосягин Г.М.

- кандидат технически х наук, доцент Арефьев A.A.

Ведущая организация - СНПП "Исток-лазер"

Защита состоится «£&< //оЬсЬр& 2000 г. в _^*тсов на заседай: диссертационного совета К063.01.04 в Московском государствен!!* университете геодезии и картографии (МИИГАиК), по адресу: 103064, Москва, Гороховскими пер., д.4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «-S « 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета К063.01.04, доктор технических наук, профессор

Соломатин В..

ЪМ-wij/A _ fúi.3- пи п 4- W, Ш-fT-run

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации

Лазерные методы в последние четыре десятилетия заняли достойное место среди современных технологий обработки материалов. Успешное использование лазеров в 60-х годах для прошивки отверстий в часовых камнях постепенно развилось до их применения в различных отраслях промышленности для разделения и сварки различных материалов, маркировки, гравировки, термообработки и других процессов.

Диапазон применения лазерных технологий в мировой практике постоянно расширяется. При этом каждая новая технология выдвигает специфические требования к параметрам лазерного излучения в области его взаимодействия с обрабатываемым материалом.

Лазерное излучение можно представить в виде распространяющейся в пространстве световой волны. В результате преобразования в оптических средах и устройствах в такой световой волне меняется амплитуда (интенсивность), фаза (оптический путь), частота (длина волны) и состояние поляризации. Одним из факторов, обуславливающих применение лазерного излучения для обработки материалов, является возможность его фазовой коррекции, т.е. изменения пространственных параметров до требуемых значений. В мировой практике фазовую коррекцию излучения принято называть его формированием. Формирование излучение, как известно, осуществляется с помощью оптических систем (ОС).

Как правило, ОС для лазерных технологических установок (ЛТУ) проектируются в соответствии с требованиями отдельных процессов обработки, что не позволяет осуществлять быструю переналадку установки для выполнении других технологических операций. В настоящее время, в связи с расширением спектра задач лазерной обработки, а также повышением требований к гибкости производства, актуально применение в ЛТУ универсальных ОС.

В последнее десятилетне, в связи со значительным усовершенствованием твердотельных, в частности, АИГ:Ш-лазеров, появилась реальная возможность создания ОС, позволяющих в широких пределах изменять параметры формируемого лазерного излучения и, тем самым, осуществлять различные процессы обработки с помощью одной ЛТУ, а также ОС для реализации процессов обработки материалов значительных толщин, реализуемых ранее с помощью мощных СОз-лазеров.

Между тем, разработка таких ОС сдерживается тем, что требования к формированию лазерного излучения со стороны различных технологических процессов

различны и часто формулируются по разным критериям, в зависимости от вида обработки и используемой модели лазерного излучения. Например, для резки материалов малых толщин основное требование - минимальный диаметр формируемой перетяжки; для сварки или закалки - формирование перетяжки заданного размера; сварка с глубоким проплавлением - либо формирование цилиндрической световой трубки, либо заданный угол сходимости излучения. Это затрудняет однозначный выбор исходного варианта такой системы.

Вопросы построения оптических схем ЛТУ в систематизированном виде в отечественной литературе до сих пор не излагались, между тем, оптическая схема имеет решающее значение для достижения требуемого качества обработки материалов лазерным излучением. Поэтому композиция и расчет лазерных оптических систем (ЛОС) вызывает значительный интерес со стороны специалистов, занимающихся разработкой и эксплуатацией лазерного технологического оборудования.

В связи с вышесказанным, актуальны разработка обобщенной методики расчета ЛОС, формирующих излучение твердотельных технологических лазеров для осуществления различных процессов обработки материалов (в том числе, и комбинацию таких процессов), а также составление рекомендаций по рациональным конструкциям таких систем.

Цель диссертационной работы состояла в исследовании особенностей формирования излучения технологических лазеров и разработке обобщенной методики расчета соответствующих ОС, исходя из решаемых ими задач.

Задачи исследования:

• обоснование рационального метода описания лазерного излучения для его использования в технологических целях;

. • формулирование совокупности параметров, с одной стороны, однозначно определяющих характер взаимодействия лазерного излучения определенной мощности с веществом, а с другой стороны, являющихся исходными для расчета формирующих ОС;

• разработка методики габаритного расчета ОС ЛТУ;

• разработка математических моделей различных конструкций панкратических ЛОС, исследование этих моделей, составление рекомендаций по применению таких систем;

• определение области практического использования разработанной методики расчета ЛОС.

Методы и материалы исследования:

При решении поставленных задач был проведен аналитический обзор литературных и патентных источников по следующим направлениям: методы формулирования требований к формируемому лазерному излучению; методы описания лазерного излучения; конструкции ОС ЛТУ; методы расчета ОС ЛТУ; системы переменного увеличения, используемые в ЛТУ.

При разработке методики габаритного расчета ОС ЛТУ были использованы основные соотношения волновых методов расчета преобразования лазерных пучков в ОС, а также существующие методики расчета оптико-электронных приборов с лазерами. Полученные выражения представлены в обозначениях метода вариансов.

Экспериментальные исследования распределения энергии лазерного излучения осуществлялись фотоэлектрическим методом, путем сканирования поперечного сечения лазерного пучка непрозрачной шторкой. При проведении экспериментов были использованы Не-Ые-лазер ЛГН-207 и одноквантронный АИГ:Ш-лазер с плоским резонатором серии ЛТН.

При обработке экспериментальных результатов были использованы методы математической статистики.

Для осуществления теоретического описания экспериментов был разработан и использован косвенный эмпирический метод определения расстояния от главной плоскости формирующего компонента до плоскости исходной мнимой перетяжки.

Символьные преобразования, расчетные вычисления, математическое моделирование и статистическая обработка результатов измерений проводились с использованием пакета МСАЭ Р1иБ5.0.

Научная новизна работы, но мнению автора, заключается в следующем:

1. Проведена классификация ОС ЛТУ в зависимости от выполняемых ими

задач.

2. Предложена совокупность параметров, определяющих характер взаимодействия лазерного излучения определенной мощности с веществом и являющихся исходными для расчета формирующих ОС.

3. Предложен новый метод формирования квазицилиндрических световых трубок.

4. Разработана методика габаритного расчета ОС ЛТУ и представлены в общем виде решения разных задач проектирования соответствующих систем.

5. Получены новые инженерные формулы для габаритного расчета двухкомпонентных формирующих ОС.

6. Разработаны математические модели двух- и трехкомпонентных ЛОС.

7. Установлено, что создание универсальных ОС ЛТУ с твердотельными лазерами мощностью одномодового (ТЕМоо) излучения 200...300 Вт для реализации процессов резки и сварки металлов малых и средних толщин возможно на базе трехкомпонентных панкратических ЛОС с механической компенсацией.

Практическая ценность работы:

1. Результаты данной работы позволяют выбрать рациональную конструкцию ОС, требуемой для осуществления конкретных технологических задач, и определить ее основные параметры.

2. Предложенный метод формирования излучения позволит существенно уменьшить потери энергии лазерного излучения, по сравнению с традиционными методами формирования цилиндрических световых трубок (ЦСТ).

3. Отработана достаточно простая и легко осуществимая на практике методика измерения распределения энергии мощного лазерного излучения.

4. Результаты исследования моделей панкратических ЛОС могут служить основой для разработки универсальных ОС ЛТУ.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались в МИИГАиК на 53-й и 55-й научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых в апреле 1998 и 2000 г.г. и на международной научно-технической конференции "220 лет геодезическому образованию в России" в мае 1999 г.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 7 печатных работ и тезисы 3-х докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, приложений и изложена на 160 страницах. Работа содержит 121 страницу машинописного текста, 44 рисунка, 8 таблиц, 131 наименование использованных источников и 2 приложения.

Основные результаты, выиосимые на защиту:

1. Совокупность параметров, предназначенная для формулирования требований к формированию лазерного излучения для достаточно широкого круга технологических задач (резка, сварка, прошивка отверстий, локальная термообработка и т.п.).

2. Способ формирования лазерного излучения в виде квазицилиндрической световой трубки.

3. Обобщенная методика определения основных параметров рациональных конструкций ЛОС для решения различных технологических задач.

4. Инженерные формулы для расчета фокусного расстояния одного из компонентов двухкомпонентной ОС, согласующей исходные и требуемые параметры лазерного излучения, при заданном значении фокусного расстояния другого компонента.

5. Результаты теоретических исследований панкратических ЛОС.

6. Результаты экспериментальных исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко обоснована тема диссертации, показана актуальность проводимых исследований, сформулированы цель и задачи исследования, приведено краткое содержание работы, перечислены основные результаты, выносимые на защиту.

В первой главе представлены результаты аналитического обзора сведений по рассматриваемым вопросам.

Кратко характеризуется современное состояние лазерной технологии обработки материалов и отмечены некоторые направления развития ЛТУ, связанные с усовершенствованием ОС. Для исследования выделено направление создания ЛОС, обеспечивающих формирование параметров излучения в области его взаимодействия с обрабатываемым материалом по требованию технологического процесса и с учетом параметров исходного излучения. Выявлено отсутствие в настоящее время последовательной методики расчета таких ОС.

Установлено, что методы расчета и конструктивные решения ОС ЛТУ в значительной степени определяются используемой моделью лазерного излучения и требованиями к формируемому излучению со стороны различных технологических процессов. Отмечено отсутствие в употреблении требований к формируемому излучению, универсальных относительно разных процессов обработки и используемых лазеров, а также недостаточное количество сведений по обоснованию моделей лазерного излучения, используемых для его описания, применительно к задачам лазерной технологии.

Представлена классификация ОС ЛТУ в зависимости от их назначения. Отмечена необходимость для осуществления процессов обработки материалов значительных толщин формирования длинной тонкой каустики излучения. Выявлен недостаток традиционных методов формирования ЦСТ, заключающийся в значительном диафрагмировании излучения.

Определено, что рациональная конструкция универсальной ОС ЛТУ должна представлять собой панкратическую систему достаточно широкого диапазона увеличений с неподвижным положением излучателя и плоскости обработки. Выявлено отсутствие методик расчета таких ЛОС.

Обосновано ограничение рассматриваемых в диссертации вопросов рамками габаритного расчета, так как, в отличие от других базовых расчетов, его последовательность непосредственно определяется назначением ОС. Представлены

сведения о лучевой прочности оптических материалов, а также особенности энергетического, аберрационного расчетов и расчета исходного варианта ОС ЛТУ.

Вторая глава посвящена определению исходных данных для расчета ОС ЛТУ и разработке методики такого расчета.

На основании сравнительного анализа различных моделей лазерного излучения принято решение о предпочтительном использовании волновых моделей. Для проведения габаритных расчетов ЛОС эти методы, по мнению автора, обладают наиболее рациональным сочетанием точности и простоты использования, по сравнению с известными дифракционными и геометрооптическими моделями.

Предложены общие параметры для формулирования требований к различным задачам формирования лазерного излучения, а именно: фокусировка в пятно минимального размера, формирование перетяжки заданного размера, формирование ЦСТ. Введено новое понятие - технологическая зона излучения. Это - отрезок сформированного лазерного излучения, в пределах которого происходит его взаимодействие с обрабатываемым материалом при отсутствии их относительного осевого перемещения. Общими являются следующие параметры: относительная длина технологической зоны излучения (отношение длины технологической зоны к максимальному радиусу ее поперечного сечения), радиус ее максимального поперечного сечения (либо длина технологической зоны), требуемая величина рабочего технологического отрезка, т.е. расстояние от последнего компонента ОС до начала технологической зоны излучения.

С целью обеспечения возможности в дальнейшем оперативно определять конструкцию требуемой ОС в соответствии с поставленной технологической задачей, проведено исследование зависимости конструктивных решений ОС от величин обобщенных параметров. На рис. I представлена зависимость относительной длины технологической зоны излучения от радиуса формируемой перетяжки при заданной длине технологической зоны. В частности определено, что при заданных величинах обобщенных параметров лазерного излучения возможно, в общем случае, две различные конструкции формирующей ОС. Левая часть графика соответствует фокусировке коллимированного излучения, а правая - формированию квазипараллельного пучка малого диаметра. Также возможно формирование излучения с максимальной относительной длиной технологической зоны. В зависимости от соотношения параметров исходного и формируемого излучения, этот способ может

быть осуществлен как с увеличением, так и с уменьшением поперечных размеров лазерного пучка в формирующей ОС.

400

[ОЕ] ок)гоо

о

0 0.1 0.2 0.3

*ок [мм]

Рис. 1. Зависимость относительной длины технологической зоны излучения от радиуса сформированной перетяжки при заданной длине технологической Зоны излучения.

По результатам данного исследования предложен метод формирования излучения в виде квазицилиндрической световой трубки, позволяющий избежать потерь энергии, неизбежных при использовании традиционных методов формирования ЦСТ. Например, при формировании излучения АИГ:Ш ().= 1,06 мкм) одномодового (ТЕМоо) лазера с расходимостью излучения 15' в ЦСТ длиной 20 мм и максимальным диаметром 0,15 мм на расстоянии 100 мм от последнего компонента ОС, данный способ, по предварительным расчетам, позволяет избежать диафрагмирования около 3/4 площади поперечного сечения лазерного пучка. Он осуществляется с помощью двухкомпонентной ОС, причем фокусное расстояние первого компонента больше, чем фокусное расстояние второго компонента.

В результате символьных преобразований основных соотношений метода вариантов получены формулы, описывающие прохождение гауссовых пучков в следующем виде:

• при преобразовании гауссова пучка тонкой линзой, вариансы в плоскостях исходной и сформированной перетяжек связаны соотношением

V

У2~ (Г+х,)1^,1 ' где У| - варианс в плоскости исходной перетяжки, Уг - варианс в плоскости сформированной перетяжки, { - фокусное расстояние линзы, т.\ - расстояние от линзы

до плоскости исходной перетяжки. Расстояние от линзы до плоскости сформированной перетяжки определяется как

2 |1-2

• Формирование перетяжки с вариансом V} на расстоянии Ь от перетяжки с вариансом V] с помощью одного компонента теоретически возможно, если

^ При этом требуемое фокусное расстояние этого компонента

определяется по формуле:

-2-Ы> +

Г =

4Ь2-Ь4-Ь(Ь-1)2'

■(L2tV^2)^-г■ь■v^2 + v 2

Ь(Ь - 1)

где Ь=У1Л'2.

Расстояние ъ\ от формирующего компонента до плоскости исходной перетяжки вычисляется как:

• В двухкомпонентной формирующей ОС, при условии не заданных строго габаритах такой системы и заданном значении фокусного расстояния ^ первого компонента, фокусное расстояние Гг второго компонента определяется по формуле:

'2'

' 2"[('" 1 + 2 |)2 + у О 1~Ч у0 где У0 - варианс в плоскости исходной перетяжки, Уз - варианс в плоскости сформированной перетяжки, 24 - расстояние от второго компонента до плоскости сформированной перетяжки.

При соответствии исходных данных следующим диапазонам: длина волны излучения к.< 2 мкм; расходимость исходного излучения 0ц.< 20'; диаметр лазерного пучка на первом компоненте ОС 2.\У]к > 5 мм; рабочий отрезок г 'к > 90 мм: максимальный радиус технологической зоны излучения < 0,06 мм; длина технологической зоны излучения 2х < 20 мм, вышеприведенное выражение можно заменить простым соотношением:

Г г«0 + «гг.

где ууо и и; ■ радиусы исходной и сформированной перетяжки соответственно. При этом относительные погрешности г , 2* и будут менее 3 %, по сравнению с соответствующими значениями, вычисленными по точным формулам.

На основании вышеприведенных соотношений, а также известных формул волновых методов разработана методика габаритного расчета ОС ЛТУ. В общем виде предполагается следующая последовательность действий:

1. Формулирование требований к формируемому лазерному излучению по общим параметрам.

2. Определение исходных параметров лазерного излучения по результатам вычислений или непосредственных измерений.

3. Оценка возможности согласования исходных и требуемых параметров излучения с помощью однокомпонентной системы.

4. В случае положительных результатов п.З, вычисление основных параметров однокомпонентной ОС и оценка возможности (целесообразности) ее практической реализации.

5. В случае неудовлетворительных результатов п.п. 3 и 4, определение конструкции и вычисление основных параметров двухкомпонентной ОС, требуемой для согласования исходных и требуемых параметров излучения.

6. Оценка возможности ее практической реализации. В случае неудовлетворительных результатов, изменение свободных параметров и выполнение расчетов заново.

7. При условии положительных результатов предыдущих пунктов, завершение вычислений.

В работе представлена последовательность решения ряда задач проектирования формирующих ОС согласно разработанной методике. Решения представлены в обшем виде, и приведены конкретные численные примеры.

Третья глава посвящена разработке и исследованию математических моделей двух и трехкомпонентных панкратических ЛОС с механической и оптической компенсацией.

Вопросы расчета панкратических систем методами геометрической оптики широко освещены в литературе. Неэффективность их применения для лазерной оптики следует из того, что, в отличие от некегерентного излучения, соотношение параметров исходного и сформированного оптической системой лазерного излучения зависит не только от параметров формирующей оптической системы, но и от параметров

исходного излучения, причем эта зависимость имеет нелинейный характер.

Известные методы расчета панкратических ЛОС посвящены, в основном, коллимирующим системам переменного увеличения (СПУ), изменяющим конфокальный параметр лазерного излучения (Пахомов И.И.), или системам, обеспечивающим получение перетяжек постоянного размера на различных расстояниях от лазера (Климков Ю.М.). Поэтому исследование возможности создания панкратической лазерной системы, работающей в достаточно широком диапазоне увеличений и обеспечивающей неизменное положение излучателя и плоскости обработки, а также определенные величины рабочих отрезков, представляет значительный интерес.

Основные параметры исходных вариантов ЛОС определялись согласно методике, представленной в главе 2. Разработанные модели представляют собой последовательность выражений, описывающих преобразование гауссова пучка в соответствующей ОС. Закон перемещения одного из компонентов ОС задавался произвольно, а закон перемещения другого компонента определялся из условия сохранения положения плоскости формируемых перетяжек. При этом также определялись диапазоны размеров формируемых перетяжек в зависимости от величин перемещения компонентов.

Исследовалась возможность осуществления с помощью одной ОС формирования перетяжек радиусами 0,01...0,3 мм при величине рабочего отрезка > 50 мм и неизменном положении плоскостей излучателя и обрабатываемого материала.

Результаты исследований показали, что требуемый диапазон размеров формируемых перетяжек может быть реализован с помощью либо 3-4 двухкомпонентных панкратических ЛОС с механической компенсацией, либо с помощью одной трехкомпонентной ЛОС с неподвижным средним или последним компонентом или с тремя подвижными компонентами. Закон перемещения одного из компонентов всегда нелинеен. Использование принципа оптической компенсации для получения линейных законов перемещения компонентов не дает положительных результатов. Ввиду простоты конструкций двухкомпонентных панкратических ЛОС с механической компенсацией, их , по мнению автора, можно использовать в макете для исследования оптимальных режимов обработки материалов.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований. Эксперименты проводились с целью проверки возможности реализации предложенного метода формирования квазицилиндрической световой трубки и

определения диапазона практического' использования разработанной методики расчета ОС.

Экспериментальные исследования заключались в макетировании формирующей ОС, теоретическом расчете параметров сформированного излучения, измерении реальных аналогичных параметров и сравнении расчетных и измеренных величин.

На основании существующих способов измерений и с учетом имеющейся в наличии элементной базы выбрана методика экспериментального определения параметров сформированного лазерного излучения. .В работе представлены схемы макетов формирующих ЛОС, описаны процессы измерений и обработки их результатов, представлены результаты измерений и теоретических вычислений.

Измерение размеров лазерного пучка в технологической зоне проводились следующим образом. Перемещая анализатор-шторку на фиксированное расстояние в плоскости измеряемого поперечного сечения лазерного пучка, снимали отсчет с цифрового вольтметра, соответствующий мощности излучения, часть которого перекрыта шторкой. Фиксируя отсчеты для различных положений анализатора-шторки и нанося их на график зависимости показаний вольтметра (ось ординат) от положения анализатора-шторки (ось абсцисс), получали интегральное распределение мощности

1(х,у) <1х ¿у

излучения в рассматриваемом сечении вида -'•со .По этой

характеристике определяли диаметр лазерного пучка в рассматриваемой плоскости по заданному уровню энергии, а именно: 86 %, соответствующему уровню интенсивности 1/е2 гауссова пучка; 63 % - уровень 1/е ; 50 % - уровень 1/е0-54. Графически дифференцируя данную характеристику по переменной х, получали качественное интегральное распределение интенсивности излучения в рассматриваемом сечении в направлении перемещения анализатора-шторки. Перемещая измерительный блок вдоль оси лазерного пучка и проводя аналогичные измерения, получали соответствующие характеристики для других плоскостей. По результатам вычислений диаметра лазерного пучка в различных плоскостях строили огибающую каустику формируемого лазерного излучения.

Для реализации аналитического описания эксперимента был разработан косвенный метод определения расстоя'ния от главной плоскости оптического элемента с известным фокусным расстоянием Г до плоскости промежуточной перетяжки, размер которой определялся по измерению расходимости излучения.

При фиксированном положении последнего формирующего элемента (линзы) относительно предыдущих компонентов ЛОС определялось положение плоскости перетяжки сформированного лазерного пучка (плоскости минимального поперечного сечения). Смещая линзу на фиксированные расстояния гц и а2, измеряли величины смещения формируемой перетяжки Ь| и Ьг - Искомое расстояние ъ\ определяли из выражения:

"к <■

г, = —ЬI- Г- —

(а | * Ь ,) Ь |2 ♦ 2 12-Ь,- 4 (а | + Ь,) VЬ, - 4(а , тЬ V,3-Ь, - 8 (а ,* Ь ,)■ VI2

где У| - варианс в плоскости исходной перетяжки.

В результате практически подтверждена возможность формирования квазицилиндрической световой трубки предложенным методом. Некоторые результаты представлены в табл.1 и табл.2.

Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что в случае гауссова распределения энергии исходного излучения, его преобразование в ЛОС достаточно точно описывается с помощью волнового метода (в пределах погрешности проводимых измерений - менее 7%). Следовательно, расчет ОС, формирующих такое излучение, может быть проведен по предложенной в данной работе методике.

При формировании излучения неопределенномодового состава степень его соответствия волновой модели существенным образом зависит от критерия уровня энергии излучения, используемого для определения его диаметра, и требуемой длины технологической зоны излучения.

Для исследуемого экземпляра твердотельного лазера установлено, что при определении размеров лазерного пучка по 50 % уровню энергии, его преобразование в ОС с погрешностью менее 10 % соответствует преобразованию гауссова пучка. В данном частном случае, использование предложенной методики расчета также возможно. Для данного экземпляра лазера определена эмпирическая поправочная функция вида:

«х) =

I +-

ь

X +-с

где: х - расстояние от плоскости формируемой перетяжки до плоскости, в которой определяется размер лазерного пучка; а, Ь и с - эмпирические коэффициенты, величины которых зависят от параметров сформированного излучения. В работе изложена

последовательность расчета ЛОС с использованием данной поправочной функции. Ее следует учитывать на этапе формулирования требований к формируемому излучению.

Таблица 1

Результаты, полученные на модели с Не-Ые-лазером (уровень энергии 86 %)

Рабочий отрезок Максимальный. Длина Относительная

z'k, мм диаметр технологической длина

технологической зоны излучения технологической

зоны излучения 2\*/т1х, мм 2х, мм зоны излучения, К, o.e.

100 0,2 100 1000:1 ,

75 0,15 25 333:1

60 0,10 15 300:1

Таблица 2.

Результаты, полученные на модели с АИГ:Ш-лазером (рабочий отрезок 60 мм)

Уровень энергии Максимальный Длина Относительная

излучения диаметр технологической длина

технологической зоны излучения технологической

зоны излучения 2v/nil14. мм 2х, мм зоны излучения, К, o.e.

86% 0,4 20 100:1

63% 0.4 30 150:1

50% 0.25 30 240:1

Основные результаты диссертационной работы автор видит в следующем:

1. Проведена классификация . ОС ЛТУ, на основании которой может осуществляться дальнейшая систематизация сведений по этому вопросу, а также могут быть сформулированы задачи исследований с целью создания новых типов таких систем.

2. Предложен новый способ формирования излучения, повышающий эффективность обработки материалов значительных толщин.

3. Разработана методика габаритного расчета ЛОС, позволяющая определить конструкцию ОС, требуемой для реализации конкретных технологических процессов обработки материалов, и рассчитать ее основные параметры. Данная методика применима для излучения с гауссовым профилем распределения энергии, что, согласно сведениям, изложенным в литературе, является типичным случаем' при технологическом использовании лазеров.

4. Созданы математические модели двух- и трехкомпонентных панкратических ЛОС, результаты исследования которых могут служить основой для создания универсальных ОС ЛТУ.

5. Отдельные конструкции панкратических ЛОС, исследованные в данной работе, рекомендованы к использованию в макете для экспериментального определения оптимальных режимов обработки материалов.

6. Отработана методика измерений распределения энергии в поперечном сечении мощного лазерного излучения. Результаты обработки соответствующих измерений могут быть использованы для разработки математической модели лазерного излучения неопределенномодового состава.

7. Разработанная методика расчета ЛОС и оптические схемы, полученные на основе анализа результатов проведенных исследований, переданы на предприятия-изготовители ЛТУ.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Жилкин A.M., Климков Ю.М., Заболотный Н.С., Иванов Н.Л. Современные методы расчета оптических систем, обеспечивающих требуемые параметры излучения в технологической зоне // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 1999. - № 5.

2. Жилкин A.M., Иванов Н.Л., Заболотный Н.С., Богданов A.B., Долгушин А.И. Формирование лазерного излучения в технологических зонах // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 1999. -№ 6.

3. Жилкин A.M., Климков Ю.М., Заболотный Н.С., Иванов Н.Л., Богданов A.B. Оптические системы технологических и геодезических лазеров / Мат. международной науч.-технич. конф. "220 лет геодезическому образованию в России". - М.: МИИГАиК, 1999.

4. Жилкин A.M., Иванов Н.Л. Исследование методов расчета лазерных пучков / Мат. международной науч.-технич. конф. "220 лет геодезическому образованию в России". - М.: МИИГАиК, 1999.

5. Жилкин A.M., Климков Ю.М., Заболотный Н.С., Иванов Н.Л. Современные технологические и геодезические лазеры / Мат. международной науч.-технич. конф. "220 лет геодезическому образованию в России". - М.: МИИГАиК, 1999.

6. Иванов Н.Л., Гаврилюк B.C., Жилкин A.M. Принципы лазерного излучения // Технология металлов. - 2000. - № 1.

7. Иванов Н.Л., Гаврилюк B.C., Жилкин A.M. Принципиальное устройство технологических лазеров // Технология металлов. - 2000. - № 2.

8. Иванов Н.Л., Гаврилюк B.C., Жилкин A.M. Взаимодействие лазерного излучения с веществом // Технология металлов. - 2000. - № 4.

9. Иванов Н.Л., Гаврилюк B.C., Жилкин A.M. Лазерная обработка материалов // Технология металлов. - 2000. - № 5.

Ю.Иванов Н.Л., Гаврилюк B.C., Жилкин A.M. Применение лазеров в производственных и иных сферах // Технология металлов. - 2000. - № 6.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ФОРМИРОВАНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ЛАЗЕРОВ.

1.1. Современное состояние лазерной технологии.

1.2. Технологические требования к процессам лазерной обработки.

1.3. Оптические системы технологических лазеров.

1.3.1. Оптические резонаторы.

1.3.2. Передающие ЛОС.

1.3.3. Формирующие ЛОС.

1.3.4. ЛОС многоканальных ЛТУ.

1.3.5. ЛОС для перемещения лазерного излучения относительно обрабатываемого образца.

1.3.6. Адаптивные оптические системы.

1.4. Особенности расчетов оптических систем технологических лазеров.

1.4.1. Расчет потерь энергии излучения в ЛОС.

1.4.2. Оптические расчеты ЛОС.

Выводы по главе 1.

Глава 2. ГАБАРИТНЫЙ РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ

СОГЛАСОВАНИЯ ИСХОДНЫХ И ТРЕБУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ ИЗЛУЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ЛАЗЕРОВ.

2.1. Выбор рационального метода описания лазерного излучения.

2.2. Определение совокупности параметров сформированного лазерного излучения для описания требований со стороны различных технологических задач.

2.3. Зависимость параметров лазерного излучения от величины относительной длины технологической зоны излучения.

2.4. Конструкции ОС для формирование лазерного излучения с заданной относительной длинной технологической зоны излучения.5£

2.5. Различные случаи формирования лазерного излучения оптическими системами.

2.5.1. Вычисление зависимостей между положениями и размерами сформированной и исходной перетяжек при формировании излучения тонкой линзой.

2.5.2. Формирование перетяжки заданного размера на заданном расстоянии от перетяжки известного размера.

2.5.3. Расчет двухкомпонентной системы для формирования перетяжки заданного размера на заданном расстоянии от перетяжки известного размера.

2.5.4. Габаритный расчет двухкомпонентной ОС для согласования исходных и требуемых параметров излучения при заданном положении плоскости установки первого компонента.

2.5.5. Габаритный расчет Л ОС для согласования исходных и требуемых параметров излучения при заданном положении плоскости обработки относительно выходного окна лазера.

2.5.6. Обобщенная методика габаритного расчета ЛОС для ЛТУ.

Выводы по главе 2.

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПАНКРАТИЧЕСКИХ

СИСТЕМ РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

3.1. Панкратические системы механической компенсацией.

3.1.1. Двухкомпонентные ЛОС.

3.1.2. Трехкомпонентные ЛОС (исходный вариант).

3.1.3. Трехкомпонентные ЛОС со вторым неподвижным компонентом.

3.1.4. Трехкомпонентные ДОС с последним неподвижным компонентом.

3.1.5. Трехкомпонентные ДОС с тремя подвижными компонентами.

3.2. Панкратические системы с оптической компенсацией.

Выводы по главе 3.

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЛАСТИ

ВОЗМОЖНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ ДЛЯ РАСЧЕТА ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ РЕАЛЬНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК.

4.1. Определение расстояния-от плоскости промежуточной перетяжки до главной плоскости формирующего компонента.

4.1.1. Теоретическое обоснование метода определения положения промежуточной перетяжки.

4.1.2. Оценка точности используемого метода расчета радиуса лазерного пучка.

4.2. Экспериментальные исследования физической модели с Не-Ме-лазером.

4.3. Экспериментальные исследования физической модели с АИГ:Ш- лазером.

4.4. Обсуждение результатов экспериментальных исследований.

Выводы по главе 4.

Лазерные методы в последние четыре десятилетия заняли достойное место среди современных технологий обработки различных материалов. Успешное использование лазеров в 60-х годах для прошивки отверстий в часовых камнях постепенно развилось до их применения в различных отраслях промышленности для разделения и сварки материалов различного типа, удаления изоляции проводов и лакокрасочных покрытий, маркировки, гравировки и других видов поверхностной обработки различных материалов и изделий и т.п.

Диапазон применения лазерных технологий в мировой практике постоянно расширяется. При этом каждая новая технология выдвигает специфические требования к параметрам лазерного излучения в области его взаимодействия с обрабатываемым материалом [1-21].

Лазерное излучение можно представить в виде распространяющейся в пространстве световой волны. В результате преобразования в оптических средах и устройствах в такой световой волне меняется амплитуда (интенсивность), фаза (оптический путь), частота (длина волны) и состояние поляризации. Одним из факторов, обуславливающих применение лазерного излучения для обработки материалов, является возможность его фазовой коррекции, т.е. изменения пространственных параметров до требуемых значений. В мировой практике фазовую коррекцию излучения принято называть его формированием. Формирование излучение, как известно, осуществляется с помощью оптических систем (ОС).

Анализ литературных данных, посвященных разработке и использованию современных лазерных технологических установок (ЛТУ) показал, что в повышении эффективности их работы, наряду с улучшением параметров технологических лазеров, существенное влияние оказывает создание новых методов формирования лазерного излучения и управления его пространственным положением (рис.В.1).

Рис.В.1. Некоторые перспективные направления развития ЛТУ, связанные с усовершенствованием ЛОС.

Как правило, ОС для ЛТУ проектируются в соответствии с требованиями отдельных процессов обработки, что не позволяет осуществлять быструю переналадку установки для выполнения других технологических операций. В настоящее время, в связи с расширением спектра задач лазерной обработки материалов, а также повышением требований к гибкости производства, возникает необходимость применения в ЛТУ универсальных лазерных оптических систем (ЛОС) [27].

Вопросы построения оптических схем ЛТУ в систематизированном виде в отечественной литературе до сих пор не излагались, между тем, оптическая схема имеет решающее значение для достижения требуемого высокого качества обработки материалов мощным лазерным лучом. Поэтому композиция и расчет ЛОС вызывают значительный интерес со стороны специалистов, занимающихся разработкой и эксплуатацией лазерного технологического оборудования.

Длительное время основными технологическими лазерами являлись С02-лазеры, вследствие их большой мощности и достаточно высокого КПД. В связи с тем, что существующие оптические материалы, прозрачные для длины волны 10,6 мкм, обладают рядом существенных недостатков (низкая термостойкость, высокая стоимость и т.д.), ОС таких ЛТУ представляли собой, как правило, простейшие одно- или двухкомпонентные фокусирующие системы, так как применение сложных ЛОС вело к неоправданному повышению стоимости ЛТУ. Поэтому практически все вопросы, связанные с необходимостью повышения, например, глубины проплавления при лазерной сварке, решались, в основном, не рациональным формированием излучения с помощью сложных ЛОС, а повышением выходной - мощности СОг-лазера. С помощью твердотельных лазеров осуществлялись лишь процессы обработки материалов малых толщин (микросварка, гравировка и т.п.), и при этом основным требованием к таким ОС являлось достижение минимально возможного диаметра лазерного пучка в плоскости обработки. Такая задача решается с помощью ЛОС, представляющей собой коллиматор и одиночный фокусирующий компонент. Таким образом, исследование вопросов формирования излучения технологических лазеров оптическими системами долгое время было ограничено практической целесообразностью.

В последнее десятилетие, в связи со значительным усовершенствованием элементной базы твердотельных, в частности, АИЛЫс!-лазеров (к = 1,06 мкм), область их применения для обработки материалов существенно расширяется. Так как для формирования излучения таких лазеров могут быть использованы элементы, изготовленные из обычных оптических стекол, то все более актуальным становится вопрос разработки конструкций ЛОС для ЛТУ с твердотельными лазерами, предназначенных для осуществления процессов обработки, традиционно реализуемых с помощью мощных С02-лазеров. Кроме того, в связи с вышеизложенным, появилась реальная возможность создания универсальных ЛОС, позволяющих в широких пределах изменять параметры формируемого лазерного излучения и, тем самым, осуществлять самые различные процессы обработки материалов с помощью одной ЛТУ.

Между тем, разработка рациональных конструкций таких систем сдерживается тем, что требования к формированию лазерного излучения со стороны различных технологических процессов различны и часто формулируются по разным критериям, в зависимости от вида обработки и используемой модели лазерного излучения, в значительной степени определяющей конструкцию формирующей ЛОС. Это затрудняет однозначный выбор исходного варианта такой системы.

В связи с вышеизложенным, разработка обобщенной методики расчета ЛОС, формирующих излучение твердотельных технологических лазеров для осуществления различных технологических процессов, а также составление рекомендаций по рациональным конструкциям таких систем представляют собой актуальную задачу и имеют практическую ценность.

Решение указанных вопросов составило цель нашего исследования, а именно: исследование особенностей формирования оптическими системами мощного лазерного излучения для технологических целей и разработка методики расчета рациональных конструкций таких систем, исходя из решаемых ими задач.

Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

• провести анализ существующих моделей лазерного излучения и определить наиболее рациональную из них с точки зрения реализации задач лазерной технологии;

• сформулировать совокупность параметров, с одной стороны, однозначно определяющих характер взаимодействия лазерного излучения определенной мощности с веществом, а с другой стороны, являющихся исходными для расчета формирующих ОС;

• на основании анализа существующих методов расчета ЛОС разработать обобщенную методику габаритного расчета рациональных конструкций таких систем применительно к задачам лазерной технологии;

• на основе анализа требований к универсальным ЛОС, а также обзора используемых типов лазеров, определить необходимый диапазон изменения размеров лазерного пучка в зоне обработки; разработать математические модели различных конструкций панкратических систем, приемлемых для решения данной задачи; исследовать полученные математические модели с целью определения их возможностей и составления рекомендаций по использованию отдельных конструкций таких систем;

• провести экспериментальные исследования отдельных конструкций ЛОС с целью определения степени соответствия теоретических и экспериментальных результатов.

На основании анализа и обобщения литературных и патентных данных была проведена классификация ЛОС, применяемых в ЛТУ, исходя из выполняемой ими задачи, и выявлены перспективные направления усовершенствования конструкций таких систем; определен рациональный, по мнению автора, метод расчета ДОС; сформулированы универсальные параметры формируемого лазерного излучения.

На основе анализа существующих методов расчета ЛОС, а также проведенных символьных преобразований известных выражений, описывающих прохождение лазерного излучения через ОС, разработана обобщенная методика габаритного расчета ЛОС для ЛТУ и представлены в общем виде решения различных конкретных задач формирования лазерного излучения для технологических целей, а также представлены результаты расчетов отдельных ЛОС. Представлен алгоритм разработанной методики.

Методом математического моделирования проведены исследования различных моделей панкратических ЛОС. Даны рекомендации по использованию отдельных конструкций таких систем.

Фотоэлектрическим (модели с He-Ne- и AHT:Nd-лазерами) методом проведены экспериментальные исследования отдельных конструкций формирующих ЛОС. Для обеспечения аналитического описания экспериментов был разработан косвенный полуэмпирический метод определения положения плоскости промежуточной (мнимой) перетяжки относительно главной плоскости последнего компонента формирующей ОС.

Методом математической аппроксимации были получены эмпирические поправки к теоретическим выражениям, соответствующие результатам проведенных экспериментов. Все математические преобразования и расчетные вычисления производились в среде автоматизированных вычислений MCAD 5.0.

Результаты данной работы позволяют специалистам, занимающимся разработкой и эксплуатацией лазерного технологического оборудования, оперативно выбрать рациональную, в зависимости от конкретной технологической задачи и используемого лазера, конструкцию ЛОС и провести ее габаритный расчет. Данное исследование также может служить теоретической основой для разработки и создания универсальных ЛОС, а также являться отцравной точкой для дальнейших теоретических и экспериментальных исследований.

Диссертационная работа выполнялась в Московском государственном университете геодезии и картографии (МИИГАиК). Экспериментальные исследования проводились на базе НТФ "ОПТЭКС" (г. Москва), а также на кафедре МТ-12 МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Основные результаты исследований, которые выносятся на защиту:

• совокупность параметров, предназначенная для формулирования требований к формированию лазерного излучения для достаточно широкого круга технологических задач (резка, сварка, прошивка отверстий, локальная термообработка и т.п.);

• способ формирования лазерного излучения в виде квазицилиндрической световой трубки;

• обобщенная методика определения основных параметров рациональных конструкций ЛОС для решения различных технологических задач;

• инженерные формулы для расчета фокусного расстояния одного из компонентов двухкомпонентной ОС, согласующей исходные и требуемые параметры лазерного излучения, при заданном значении фокусного расстояния другого компонента;

• результаты теоретических исследований панкратических ЛОС;

• результаты экспериментальных исследований.

Основные результаты диссертационной работы автор видит в следующем:

1. Проведена классификация ОС ЛТУ, на основании которой может осуществляться дальнейшая систематизация сведений по этому вопросу, а также могут быть сформулированы задачи исследований с целью создания новых типов таких систем.

2. Предложен новый способ формирования излучения, повышающий эффективность обработки материалов значительных толщин.

3. Разработана методика габаритного расчета ЛОС, позволяющая определить конструкцию ОС, требуемой для реализации конкретных технологических процессов обработки материалов, и рассчитать ее основные параметры. Данная методика применима для излучения с гауссовым профилем распределения энергии, что, согласно сведениям, изложенным в литературе, является типичным случаем при технологическом использовании лазеров.

4. Созданы математические модели двух- и трехкомпонентных панкратических ЛОС, результаты исследования которых могут служить основой для создания универсальных ОС ЛТУ.

5. Отдельные конструкции панкратических ЛОС, исследованные в данной работе, рекомендованы к использованию в макете для экспериментального определения оптимальных режимов обработки материалов.

6. Отработана методика измерений распределения энергии в поперечном сечении мощного лазерного излучения. Результаты обработки соответствующих измерений могут быть использованы для разработки математической модели лазерного излучения неопределенномодового состава.

7. Разработанная методика расчета ЛОС и оптические схемы, полученные на основе анализа результатов проведенных исследований, переданы на предприятия-изготовители ЛТУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Абильсиитов Г.Р., Велихов Е.П., Голубев B.C., Григорьянц А.Г., Лебедев Ф.В., Николаев Г.А. Мощные газоразрядные СОг-лазеры и их применение в технологии. - М.: Наука, 1984. - 106 с.

2. Крылов К.И., Прокопенко В.Т., Митрофанов А.С. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении. М.'.Машиностроение, 1978. - 336с.

3. Лазеры в технологии / Под ред. М.Ф. Стельмаха. М.¡Энергия, 1975. -216 с.

4. Промышленное применение лазеров /Под ред. Г. Кебенера. Пер. с англ. под ред. И.В. Зуева. М.: Машиностроение, 1988. - 280 с.

5. Реди Дж. Промышленные применения лазеров. М.: Мир, 1981. - 636 с.

6. Le laser, outil de production pour l'an 2000// La revue polytechnique. 1995. -№6-7.-P.357-358.

7. Андрияхин В.M. Процессы лазерной сварки и термообработки металлов. -М.: Наука, 1988. 220 с.

8. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н. Лазерная сварка металлов. М.: Высшая школа, 1988. - 207 с.

9. Soudage par rayon laser// La revue polytechnique. 1997. - № 5. - P.257.

10. Григорьянц А.Г., Соколов A.A. Лазерная обработка неметаллических материалов. M.: Высшая школа, 1987. - 191 с.

11. Григорьянц А.Г., Соколов А.А. Лазерная резка металлов. М.: Высшая школа, 1988. - 127 с.

12. Крупа Н.Н. Формирование субмикронной фазовой структуры методом лазерного скрайбирования пленок карбида кремния// Оптический журнал. -1998.-т. 65. № 3. - с. 80-82.

13. Cossavella M., Kaplan D., Milosevic Z. Comportement en emboutissage de pieces découpées par laser// Opto électronique. 1989. - № 51. - P.31-36.

14. Faisceau laser guidé dans un jet d'eau// La revue polytechnique. 1997. - № 8.- P.450-451.

15. Заявка 3-48485 Япония, МКИ G02B27/00, B23K26/06. Лазерное устройство для пробивки отверстий/ К.К. Тосиба (Япония) № 56-124714; Заявл. 11.08.81; Опубл. 24.07.91; НКИ 8106-2Н, 7920-4Е.

16. Международная заявка 90/01392 РСТ, МКИ В23К26/06. Способ образования глубокого паза в алмазе высокоэнергетическим лазерным лучом/ V. Cooper et àl. (Великобритания). № 00942; Заявл. 15.08.89; Опубл. 22.02.90.

17. Григорьянц А.Г., Сафонов А. Н. Методы поверхностной лазерной обработки. М.: Высшая школа, 1987. - 191 с.

18. Marcus P., Moulin G., Siffre J-M. Fusion superficielle et revêtement par laser C02// Opto électronique. 1989. - № 50. - P.38-44.

19. Rechargement dur par laser de puissance// La revue polytechnique. 1993. -№11. - P.804.

20. Виттеман В. СОг-лазеры /Пер. с англ. под ред. Н.Н. Соболева. М.: Мир, 1990.- 360 с.

21. Голубев B.C., Лебедев Ф.В. Физические основы технологических лазеров.- М.: Высшая школа, 1987. 191 с.

22. Голубев B.C., Лебедев Ф.В Инженерные основы технологических лазеров.- М.: Высшая школа, 1987. 176 с.

23. Мак А.А., Соме Л.Н., Фромзель В.А., Яшин В.Е. .Лазеры на неодимовом стекле. М.: Наука, 1990. - 287 с.

24. Микаэлян А.Л., Тер-Микаэлян М.Л., Турков Ю.Г. Оптические генераторы на твердом теле. М.: Советское радио, 1968. - 262 с.

25. Блинков В.В., Вакуленко В.М., Ковш И.Б., Усанов Ю.Я. Мощные лазеры для технологических применений и лазерные технологические установкидля машиностроения / Итоги науки и техники, сер. Электроника. М.: ВИНИТИ, 1991.-т. 28.

26. Справочник по лазерной технике/ Пер. с нем. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 544 с.

27. Технологические лазеры: Справочник в 2 т. Т.1: Расчет, проектирование и эксплуатация/ Под общ. ред. Г.А. Абельсиитова. М.-.Машиностроение, 1991.- 432 с.

28. Технологические лазеры: Справочник в 2 т. Т.2: Системы автоматизации. Оптические системы. Системы измерения / Под общ. ред. Г.А. Абельсиитова. М.: Машиностроение, 1991. - 544 с.

29. Лазеры в автомобильной промышленности// Лазерные новости. 1997. -№4.

30. Плохих А.П. Мощные оптические квантовые генераторы: Учеб. издание. -М.: Изд-во МАИ, 1994. 96 с. .

31. Заявка 63-215390 Япония, МКИ В23К26/00, Í01L31/04, H01S31/10. Способ лазерной обработки/ Semiconductor Energy Lab. Co. Ltd. (Япония). -№62-49342; Заявл. 04.03.87; Опубл. 07.09.88.

32. Патент 4629859 США, МКИ В23К26/00. Способ лазерного испарения материала мишени/ K.V. Reddy (США), Standard Oil Company. № 722802; Заявл. 12.04.85; Опубл. 16.12.86; НКИ 219-121 LM.

33. Diodes laser 300 W quasi continue// Opto électronique. 1992. - № 66. - P.55.

34. Goedgebuer J. P., Porte H., Wacogne B. Diode laser accordable par saut de mode et de maniere continue par voie electro-optique// Nouvell revue d'optique 1994 - v.25 - № 2 - p. 51 - 57.

35. Laser diode haut puissance fibre (3 á 60 W)// Opto électronique. 1994. - № 77.-P.44.

36. Григорьянц А.Г., Гаврилюк B.C., Богданов A.B. Сравнение воздействия лазеров с длинами волн 10.6 и 1.06 мкм на металлы // Применение лазеровв науке и технике: Тез. докл. III Всесоюз. науч.-техн. сем. Иркутск, 1990.- с.65-66.

37. Gatinel-Actilaser A. YAG et usinag// Opto électronique. 1989. - № 51. -P.20-24.

38. L'energie lumineuse transmise par fibre optique// La revue polytechnique. -1994. № 2. - P.98.

39. Лазерные новости. 1997. - № 3. - с.35.

40. Коваленко B.C. Лазерная технология: Учебник. К.: Выща школа, 1989. -280 с.43 .Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. М.: Машиностроение, 1989. - 300 с.

41. Гаврилюк B.C., Измайлова Г.М., Иванов В.В. Исследование процесса плавления при лазерном воздействии // Изв. вузов, Машиностроение. -1988.-№1.

42. Рыкалкин H.H., Углов A.A., Зуев И.В., Кокора А.Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов. М.: Машиностроение, 1985. - 496 с.

43. Богданов A.B. Технологические возможности твердотельных лазеров и разработка рациональных режимов их использования: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук (05.03.07)/ МГТУ им. Н.Э. Баумана. -М., 1997,- 16 с.

44. К вопросу оптимизации параметров излучения твердотельных технологических лазеров/ Григорьянц А.Г., Богданов A.B., Гаврилюк B.C. и др. // Сварочное производство. 1991. - № 11.-е. 19-21.

45. Пахомов И.И. Расчет преобразования лазерного пучка в оптических системах. М.: Изд. МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1984. - 54 с.

46. Пахомов И.И., Цибуля А.Б. Расчет оптических систем лазерных приборов.- М.: Радио и связь, 1986. 152 с.

47. Прокофьев А.Е., Сизов О.В., Чистяков С.О. Градиентно оптическая система для ввода излучения полупроводникового лазерного диода в волокно// Оптический журнал. 1997. - т. 64. - № 1. - с. 67-69.

48. Патент 4345010 Германия, МКИ В23К26/00. Установка для сварки и пайки световыми лучами/ Опарин М.И. и др. (Россия); НИИМаш. -Заявл. 30,12.93; Опубл. 06.07.95.

49. Sheet metal welding using a pulsed Nd:YAG laser-robot // Optics and lasers in engineering. 1994. - v. 20. - № 1. - p. 3-24.

50. Агалаков Ю.Г., Зинченко М.И., Литова A.M., Рытина E.H., Сафулина С.С., Соснов E.H. Поликристаллические волокна на основе галогенидов серебра для передачи излучения С02-лазеров высокой мощности// Оптический журнал. 1994. - № 7. - с. 11-13.

51. Dagenais D., Woodroffe J., Itzkan I. Optical Beam Shaping of a High Power Laser for Uniform Target Illumination// Applied Optics. 1985. - vol. 24. - № 5.-p. 671-675.

52. Bruno R.J., Liu K.C. Laserbeam Shaping for Maximum Uniformity and Minimum Loss// Lasers and Applications. 1987. - vol. 6. - № 4. - p. 91-94.

53. Li J-C. Étude théorique d'un dispositif optique et de ses variantes pour uniformiser Péclairemenr d'un faisceau gaussien TEMoo// Nouvell revue d'optique. -1987.-v.18.-№2.-p. 73 80.

54. Оптические элементы, фокусирующие когерентное излучение в произвольную фокальную линию/ В.А. Данилов, В.В. Попов, А.М. Прохоров и др.-М.: 1983.-48 с.

55. А. с. 1730606 СССР, МКИ G02B27/42. Устройство для фокусировки излучения в кольцо/ Волостников В.Г. и др.; Куйбышевский филиал Физического института им. П:Н. Лебедева. № 4828548/10; Заявл. 22.05.90; Опубл. 15.07.92.

56. Бородин В.Г., Красов C.B., Шацев А.П., Чарухчев А.В. Оптимизация пространственной структуры лазерных пучков// Оптический журнал. 1996. -№ 12.-с. 33-38.

57. А. с. 1748127 СССР, МКИ G02B27/44, 27/48. Устройство для фазового преобразования структуры лазерного пучка/ Бородин В.Г. и др.; ГОИ им. С.И. Вавилова. № 4789013; Заявл. 08.02.90; Опубл. 15.07.92.

58. Заявка 3532416 Германия, МКИ G02B27/00; H01S3/08, 3/10; В23К26/06. Способ и устройство для повышения плотности мощности в сфокусированном лазерном пучке высокой энергии/ Diehi GmbH & Со (Германия). -Заявл. 11.09.85; Опубл. 12.03.87.

59. Патент 5206763 США, МКИ G02B5/10, 17/06. Корректирующая оптика для прямоугольных лазерных пучков.

60. Международная заявка 90/01392 РСТ, МКИ В23К26/06. Способ образования глубокого паза в алмазе высокоэнергетическим лазерным лучом/ V. Cooper et al. (Великобритания). № 00942; Заявл. 15.08.89; Опубл. 22.02.90.

61. Заявка 0262363 ЕПВ, МКИ В23К26/00. Способ и приспособление для непрерывного изготовления трубчатого корпуса при помощи лазерной продольной роликовой сварки/ R. Krebs et al. (Германия). № 3632952; Заявл. 27.09.86; Опубл. 06.04.88.

62. А. с. 2068328 Россия, МКИ В23К26/00. Установка для лазерной обработки кольцевым пучком/ Малащенко А.Т. и др. (Беларусь); Гомельский государственный университет им. Франциска Скорины. № 4884890/08; Заявл. 26.11.90; Опубл. 27-10.96. - Бюл. № 30.

63. Заявка 4-39647 Япония, МКИ G02B27/00. Оптическая система построения изображения лазерным лучом/Кянон К. К. (Япония). № 59-146180. Заявл. 14.07.84; Опубл. 04.06.86.

64. Документация на СОК-1. ТДЗ.854.000.

65. Козлов Г.И., Кузнецов В.А. Многолучевой непрерывный газоразрядный С02-лазер "Иглан-3" // Квантовая электроника. 1986. - Т. 12. - № 3. -с.553-558.

66. Патент 4953950 США, МКИ G02B27/14, 17/00. Устройство для получения сверхмощного лазерного луча со сверхвысокой плотностью/ Yoshiaki А. et al. (Япония); Toyon akashi, Osaka. № 271270; Заявл. 30.04.87; Опубл. 15.11.88; НКИ 350-174.

67. А. с. 1612783 СССР, МКИ G02B27/48. Устройство для сложения пучков излучения нескольких импульсных излучателей.

68. А. с. 1612784 СССР, МКИ G02B27/48. Устройство для сложения пучков излучения нескольких импульсных излучателей.

69. Патент 4813762 США, МКИ G02B27/44, 5/08. Дифракционная решетка из микролинз для объединения лазерных лучей/ J.R. Leger et al. (США); Institute of Techology. № 154898; Заявл. 11.02.88; Опубл. 21.03.89; НКИ 350-162.16.

70. Заявка 0342836 ЕПВ, МКИ G02B27/12; H01S3/00. Устройство для суммирования лучей/ Lumonics Ltd. (Великобритания). № 8811523; Заявл. 08,05.89; Опубл. 23.11.89.

71. Патент 4024299 Германия, МКИ G02B27/14, 26/08; В23К26/06. Устройство для фокусировки луча оптического излучения в двух точках/ К. Behler, Е. Beyer (Германия); Н. Krupp. Заявл. 31.07.90; Опубл. 06.02.92.

72. Патент 2064388 Россия, МКИ В23К26/00. Устройство для лазерной обработки/ Сафонов А.Н., Микулыдин Г.Ю.; НИЦТЛ РАН. № 50037852/08; Заявл. 14.08.91; Опубл. 26.07.96. - 2с. //Б. И. - 1996. - № 21.

73. Тарасов JI.B. Лазеры: действительность и надежды. М.: Наука, 1985. -176 с.

74. Байков В.В., Иванов В.В. Исследование динамических характеристик процесса проплавления лазерным лучом. В кн. Оптоэлектроника. Труды МВТУ им. Баумана, № 431. -1985. - с. 114-122.

75. А. с. 1299025 СССР, МКИ В23К26/00, 26/02. Способ лазерной обработки/ Кравченко В.И. и др.; Институт физики АН УСССР. № 3870158/27; Заявл. 21.03.85; Опубл. 27.11.95.

76. А. с. 1514130 СССР, МКИ G02B27/48, 27/00. Способ формирования лазерного излучения и устройство для его осуществления/ Климков Ю.М. -№ 4271550/24-10; Заявл. 29.06.87.

77. А. с. 1568758 СССР, МКИ G02B27/48, 27/00. Устройство для формирования в лазерном пучке перетяжки постоянного размера на различных расстояниях от лазера/ Климков Ю.М. № 4404485/24-10; Заявл. 05.04.88.

78. А. с. 1738559 СССР, МКИ В23К26/00. Устройство для лазерной обработки материалов/ В.В. Романенко, B.C. Коваленко, Ван Чук Нгуен (Вьетнам); Киевский политехнический институт. № 4866651/08; Заявл. 08.06.90; Опубл. 07.06.92.

79. Бельдюгин И.М., Галушкин М.Г., Земеков Е.М. О свойствах резонаторов с обращающими волновой фронт зеркалами// Квантовая электроника. -1979. Т. 6. - с. 38-44.

80. Патент 4217705 Германия, МКИ В23К26/06. Способ и устройство для обработки материалов лазерным лучом высокой мощности, а также применение такого устройства/ Р. Hoffmann et al. Diel GmbH & Co. Заявл. 01.06.92; Опубл. 02.12.93.

81. Парвулюсов Ю.Б., Солдатов В.В., Якушенков Ю.Г. Проектирование оптико-электронных приборов. М.: Машиностроение, 1990.

82. Прикладная оптика: Учебное пособие для вузов / Под общей редакцией A.C. Дубовика. М.Машиностроение, 1992. - 486 с.

83. Климков Ю.М. Прикладная лазерная оптика. М.'.Машиностроение, 1985. - 128 с.

84. Peretz R. Weld cross-section profile prediction for deep penetration welding with laser beams // Optics and lasers in engineering. 1989. - № 11. - p. 27-48.

85. Технология оптических деталей / Под ред М.Н. Семибратова. М.: Машиностроение, 1978. - 415 с.

86. ЮО.Ефимов О.М. Изменение оптических характеристик и разрушение стекол под действием мощного лазерного излучения// Оптический журнал. 1994. -№ 11. - с. 67-73.

87. Николаев В.Н. Размерный эффект и статистика лазерного разрушения оптических материалов на длине волны 1,06 мкм: Автореферат дис. на со-иск. учен. степ. канд. физ. мат. наук (01. 04. 04.). - М.: 1983. - 25 с.

88. Ито М., Огура И. Разрушение оптических материалов под действием лазерного излучения// Сейсан кэнкю. 1984. - v. 36. - № 6. - р. 255-260.

89. Bennett Н. Е. et all. Laser-induced damage in optical materials fifteentn ASTM simposium// Applied Optics. 1986. - vol. 25. - № 2. - p. 258-274.

90. Ю4.Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем. . JI.: Машиностроение, 1975. -672 с.

91. Лазерные оптические элементы: Каталог / Сост.: И.А. Морозов. Минск, 1983. -48с.

92. Юб.Лысов А.Б. Методы расчета оптических систем для формирования лазерных пучков: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук (05.11.07)/МИИГАиК. М., 1986. - 16 с.

93. Короленко В.П. Оптика когерентного излучения: Учебное пособие. М.: Изд.-во МГУ, 1997.

94. Вычислительная оптика: Справочник/ М.М. Русинов, А.П. Грамматин, П.Д. Иванов и др. Под общ. Ред. М.М. Русинова. Л.: Машиностроение, 1984.-423 с.

95. Маркузе Д. Оптические волноводы/ Пер. с англ. под ред. В.В. Шевченко. М.: Мир, 1974. - 576 с.

96. Ищенко Е.Ф., Климков Ю.М. Оптические квантовые генераторы. М.: Советское радио, 1968. - 472 с.

97. Ш.Жилкин A.M., Климков Ю.М., Заболотный Н.С., Иванов Н.Л. Современные методы расчета оптических систем, обеспечивающих требуемые параметры излучения в технологической зоне // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1999. - № 5. - с. 83-91.

98. Дешан Ж., Мает П. Преобразование пучка при распространении в системе квадратичных линз. В кн.: Квазиоптика/ Пер. с англ. и нем. под ред. Б.З. Каценеленбаума и В.В. Шевченко. - М.: Мир, 1966. - с. 189-209.

99. Климков Ю.М. Основы расчета оптико-электронных приборов с лазерами. М.: Советское радио, 1978. - 262 с.

100. Белоногова Е.К., Дьякова Ю.Г., Калинина В.К., Мирошниченко Т.А., Шавкунов C.B. Лазерная технология трудные шаги к рынку // Лазерная техника и оптоэлектроника. - 1993. - № 1-2. - с. 3-24.

101. Optic and optical instruments catalog 1998. - p.208.

102. Климков Ю.М. Оптическая система для формирования лазерных пучков с постоянным размером перетяжки на различных расстояниях от лазера // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1990. - № 6. - с.90-95.

103. Хирд Г. Измерение лазерных параметров: Перевод с английского / Под редакцией Ф.С. Файзуллова. M .: Мир, 1970. - 540 с.

104. Климков Ю.М. Сравнение коллимирующих и фокусирующих лазерных систем // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1993. - № 1-2. -с.172-176.

105. Нефедов Б.Л. Методы решения задач по вычислительной оптике. -М.-Л.: Машиностроение, 1966. 312 с.

106. Пахомов И.И. Панкратические системы. М.: Машиностроение, 1976. -160 с.

107. Русинов М.М. Композиция оптических систем. Л.: Машиностроение, 1989.- 383 с.

108. Хваловский В.В. Общая теория геометрического расчета гомотопических систем // Оптический журнал. 1998. - т.65 - № 3. - с. 66-76.

109. Журова С.А., Зверев В.А, Основы композиции принципиальных схем оптических систем переменного увеличения // Оптический журнал. 1999. -т.66-№ 10. - с. 68-86.

110. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1968. - 720 с.

111. Кривовяз Л.М., Пуряев Д.Т., Знаменская М.А. Практика оптической измерительной лаборатории. М.: Машиностроение, 1974. - 332 с.

112. Большаков В.Д. Теория ошибок наблюдений. М.: Недра, 1983. - 324 с.

113. Эпштейн М.И. Измерения оптического излучения в электронике. М.:1. Энергия, 1975. 248 с.

114. Ми Сук Чжун, Вон Дон Чжу, Родионов С.А. Определение размера пятна в лазерных сканирующих системах с бинарной регистрацией изображения //Оптический журнал. 2000. - т.67 - № 2.

115. Лазерные новости. 1997. - № 3.

116. Лазерные новости. 1998. - № 2.- с.17.

117. Laser 99: nouvelles dimensions pour la téchnique des lasers// La Revue Polytechnique. 1999. - № 5. - p. 322-323.